資源簡介

2.3技術試驗及其方法（2課時）
教學目標：
　　1、理解技術試驗在技術發(fā)明、技術設計中的作用，了解幾種常用的技術試驗方法，認識一些常見的技術試驗過程。
　　2、學會簡單的技術試驗方法，形成初步的技術試驗能力，能進行基本的技術測試和技術指標測量，會寫簡單的技術測試和技術試驗報告。
　　3、通過技術試驗的教學，培養(yǎng)學生實事求是、嚴謹負責的科學態(tài)度。
　　教學重點和難點分析：
　　理解什么是技術試驗，技術試驗的幾種常用方法：對比試驗法、析因試驗法、性能試驗法、模擬試驗法。
　　教材分析：
　　本課是江蘇教育出版社《技術與設計1》第二章第三節(jié)內(nèi)容，教材從技術試驗的定義分析技術試驗在設計中的作用，通過具體案例說明技術試驗在技術設計過程中的重要性。介紹了幾種技術試驗的方法，闡述了技術試驗報告的寫作范例。教材能正確把握技術試驗教學的要求，對落實課程目標具有十分重要的意義。但教材對技術試驗的釋義和技術試驗的意義及作用的知識滲透較少，缺少介紹一些著名試驗的事例。如：“風洞試驗”、“核試驗”、“排水調(diào)沙試驗”等試驗的基本情況，以及這些試驗的目的、過程和作用等。建議教材增加技術試驗的基本知識，介紹一些有代表性的事例及技術試驗的目的、意義、方法和過程。讓學生增加一些科普知識，并通過這些實例加深對技術試驗的理解。
　　試驗實踐活動材料：
　　瓦楞紙、木板、磚塊、砝碼、稱、刻度尺。
　　教學過程：
　　一、引入技術試驗的概念
　　技術試驗是技術設計過程中一種重要的技術內(nèi)容，是技術設計的科學依據(jù)。它按照行業(yè)標準的技術規(guī)范，通過重現(xiàn)在不同的使用環(huán)境和工作條件下產(chǎn)品的工作過程，獲取得產(chǎn)品的功能特性、可靠性、穩(wěn)定性、工作壽命和環(huán)境適應性等內(nèi)在質(zhì)量的技術參數(shù)，取得設計方案、設計過程的評估資料。為采用新技術和研制新產(chǎn)品進行全面質(zhì)量評價，從而為決策提供主要技術依據(jù)。使設計得以改進和完善，使設計的風險和失誤降到最低，把科學知識和技術原理物化為技術成果的一條基本途徑。
　　二、技術試驗和科學實驗的區(qū)別
　　我們熟悉的在物理、化學、生物所進行的實驗，是對事物的客觀規(guī)律和現(xiàn)象進行觀察、分類、歸納、演繹、推理、驗證的科學過程，是一種科學探究活動。
　　技術試驗是為了全面考核產(chǎn)品質(zhì)量和性能的穩(wěn)定性和可靠性，獲取得大量技術數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析綜合得出產(chǎn)品的使用質(zhì)量的基本水平及其極限狀況的過程。是一種創(chuàng)造性的技術活動。
　　三、技術試驗的分類
　　我們可以根據(jù)應用的范圍不同進行分類，如：農(nóng)業(yè)試驗、工業(yè)試驗、國防試驗、科學技術試驗。
　　還可以根據(jù)目的的不同進行分類，如：性能試驗、優(yōu)化試驗、預測試驗、信息試驗等。
　　性能試驗：通過改變所給的條件，測量試驗對象的狀態(tài)變化并分析其原因，明確試驗對象的性能或性能故障。如對產(chǎn)品的高、低溫試驗，震動顛簸試驗等。
　　優(yōu)化試驗：對試驗對象進行條件優(yōu)化組合，如農(nóng)業(yè)對不同品種的種子對比試驗。
　　預測試驗：通過試驗，預測對象的狀態(tài)變化和產(chǎn)生的后果。
　　信息試驗：通過測量、采集、識別和處理信息來影響試驗效果。
　　還可以根據(jù)試驗的性質(zhì)不同分類，如物理性能試驗，如：材料機械性能試驗。試驗的內(nèi)容主要是測量材料的強度、硬度、剛性、塑性和韌性等。機械性能試驗可分為靜力試驗和動力試驗兩大類。靜力試驗包括拉伸試驗、壓縮試驗、彎曲試驗、扭轉(zhuǎn)試驗、硬度試驗、應力松弛試驗、斷裂韌性試驗等。動力試驗包括沖擊試驗、疲勞試驗等。展示教材的圖片。化學性能試驗，如：材料的老化、抗腐蝕試驗等。
　　生化性能試驗，如：疫苗試驗、病理試驗、藥物臨床試驗等。
　　四、技術試驗的方法
　　下面是幾種常用的試驗方法及其作用：
　　1、對比試驗法
　　通過兩組或多組試驗的研究，比較它們之間的優(yōu)劣差異，權衡利弊，選擇一種最優(yōu)方案，它是一種為決策提供依據(jù)的試驗。
　　例如：為了找到棉花的良種，在相同的自然環(huán)境和管理條件下，通過種植不同品種的棉花進行對比試驗，最后確定一種高產(chǎn)的、抗病蟲害能力強、棉纖維質(zhì)量符合要求、易管理的棉花品種進行推廣。農(nóng)業(yè)試驗中，往往采用對比試驗法。
　　2、析因試驗法
　　它是一種由已知結(jié)果去尋找原因的試驗，以便發(fā)現(xiàn)問題的癥結(jié)，尋找正確的方法，使之設計方案更加完善。
　　例如：機械設備出現(xiàn)裂紋或早期失效，設備運轉(zhuǎn)發(fā)生故障，生產(chǎn)工藝流程不穩(wěn)定等現(xiàn)象，一時無法查明原因，就往往要轉(zhuǎn)入試驗研究，分析各種復雜因素，找出問題的主要原因。
　　3、性能試驗法
　　它是為了定性或定量地認識對象的種種性能所安排的試驗，是工程技術研究中最基本的試驗類型，主要用于檢驗研究對象是否具有所要求的性能，以及如何運用技術措施去提高它們的性能。
　　性能試驗的范圍很廣，例如：材料的強度、剛度、塑性、韌性的強化試驗和材料的抗腐性和抗老化試驗；汽車定型前的駕駛性能、負載、油耗、道路適應性等的一系列試驗；收音機對廣播節(jié)目的選擇性、靈敏度試驗等等。
　　4、模擬試驗法
　　通過再現(xiàn)的形式來模擬現(xiàn)實發(fā)生情況，用模擬的系統(tǒng)結(jié)合實際的系統(tǒng)裝置通過模擬的環(huán)境和條件來進行研究、分析或試驗的方法。如：飛行器的風洞試驗；船舶的船體試驗；神州飛船用模擬人試驗工作艙內(nèi)人的生存環(huán)境等。
　　風洞試驗：為了試驗飛行器的空氣動力性能，把飛行器放在產(chǎn)生強大的人工氣流管道裝置內(nèi)，如圖2。觀測氣流或氣流與飛行器之間相互作用。研究其空氣動力學的規(guī)律。通過風洞試驗來確定飛行器的氣動狀態(tài)和評估其飛行性能。（略）
　　　　神州飛船的模擬人試驗：為了試驗飛船返回艙內(nèi)人的生存環(huán)境，采用仿真模擬人試驗人在飛船飛行過程中，艙內(nèi)環(huán)境對人的呼吸系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)等一系列生理變化情況。（略）
　　五、試驗實踐活動和試驗報告的撰寫
　　相關知識點：應力——外力使構件發(fā)生變形的同時，構件內(nèi)部分子之間隨之產(chǎn)生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內(nèi)力，內(nèi)力是抵抗外力使變形部分恢復的作用力。作用在單位面積上的內(nèi)力稱為應力。表示為： ，N為內(nèi)力，S為面積。構件容許承受的最大應力叫允許應力。
　　試驗項目：瓦楞紙強度試驗
　　試驗內(nèi)容：瓦楞紙強度與允許應力的研究
　　試驗器材：瓦楞紙（10×10×0.6）㎝3（10×15×0.6）㎝3、（10×20×0.6）㎝3、（10×25×0.6）㎝3各二塊、（25×25×0.6）㎝3木板一塊、磚塊適量、砝碼、稱、刻度尺。
　　試驗步驟：
　　1、用二塊相同的瓦楞紙采用十字型的結(jié)構插接，上面放木板，在木板上添加磚塊或砝碼，直致把十字型結(jié)構的瓦楞紙壓垮。
　　2、稱出磚塊、砝碼和木板的重量（N），測出十字型結(jié)構瓦楞紙的受力面積（S）。
　　3、計算出十字型結(jié)構瓦楞紙的允許應力。
　　4、用其他規(guī)格的瓦楞紙重復試驗，計算平均允許應力。
　　5、整理記錄，進行交流，討論能否用瓦楞紙制作小凳。
【教學反思】
　　技術試驗是技術設計過程中一種重要技術方法，是技術設計課程的一個重要內(nèi)容。因此，應讓學生理解技術試驗在技術發(fā)明、技術設計中的作用，了解幾種常用的技術試驗方法，認識一些常見的技術試驗過程。培養(yǎng)學生具有初步的技術試驗的操作技能，能進行基本的技術測試和技術指標測量，會寫簡單的技術測試和技術試驗報告。
　學生對“實驗”二字非常熟悉，例如：物理實驗、化學實驗、生物實驗等。但對技術試驗了解并不多，常常把技術試驗說成“技術實驗”，一字之差其意義完全不一樣。因此我通過對比講述“科學實驗”和“技術實驗”的概念，讓學生理解技術試驗的內(nèi)涵及技術試驗在技術發(fā)明、技術設計中的作用。
　　技術試驗的類型和方法是本課的一個重點，技術試驗的方法有很多，不同的行業(yè)有不同的試驗方法和試驗標準。我通過列舉一些著名的試驗案例，讓學生了解這些試驗的目的、方法、作用及其意義。我認為這一點很重要，可惜教材在這方面的介紹較少。通過介紹這些案例可以使學生加深對技術試驗的理解，同時也增加一些科普知識。
　　技術課程是一門立足于實踐的課程，立足于學生直接的經(jīng)驗發(fā)揮和親身經(jīng)歷，讓學生感受到技術就在我們身邊，不是深不可及，遙不可測的課程。同時以學生的親手操作、親歷情境、親身體驗為基礎，而獲得情感態(tài)度、價值觀以及技術能力的發(fā)展。我在技術試驗這一課中組織學生開展瓦楞紙強度試驗的活動（也可以在課外進行），研究瓦楞紙強度與允許應力的關系。了解十字型插接結(jié)構的瓦楞紙在單位面積上所能承受的壓力，為下一步用瓦楞紙制作小凳子提供技術依據(jù)。

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